IT202100020195A1 - Dispositivo e metodo per analisi ottiche di una scheda elettronica - Google Patents
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Description
DESCRIZIONE
del brevetto per invenzione industriale dal titolo:
?DISPOSITIVO E METODO PER ANALISI OTTICHE DI UNA SCHEDA ELETTRONICA?
Campo della tecnica
La presente invenzione ? relativa a un dispositivo e un metodo per analisi ottiche di una scheda elettronica.
Stato della tecnica
Come ? noto, una scheda elettronica viene sottoposta a numerose analisi durante il suo processo di realizzazione. Tra queste figurano le analisi ottiche, di varia natura e finalit?, effettuate ad esempio sulla superficie della scheda elettronica, sui componenti montati sopra o attraverso di essa, e sulle relative saldature.
A causa della diversa tipologia delle analisi ottiche e degli elementi su cui sono eseguite, vengono normalmente utilizzati molteplici dispositivi dedicati, con evidenti svantaggi economici e gestionali.
Inoltre, ognuno di tali dispositivi ha potenzialmente una struttura hardware e software diversa dagli altri, e deve essere programmato singolarmente, con conseguente dispendio di tempo ed energie.
Pertanto, ? sentita l?esigenza di un dispositivo a elevata flessibilit? che consenta di effettuare, in maniera semplice e veloce, una pluralit? di tipologie di analisi ottiche su una pluralit? di tipologie di elementi relativi a schede elettroniche.
Scopo della presente invenzione ? realizzare un dispositivo per analisi ottiche di una scheda elettronica, che consenta di superare i suddetti problemi.
Esposizione dell?invenzione
Il suddetto scopo ? raggiunto da un dispositivo secondo la rivendicazione 1.
La presente invenzione ? inoltre relativa a un metodo per analisi ottiche secondo la rivendicazione 11.
Breve descrizione dei disegni
Per una migliore comprensione della presente invenzione, viene descritta nel seguito una forma preferita di attuazione, a titolo di esempio non limitativo e con riferimento ai disegni allegati, nei quali:
- la figura 1 ? una vista prospettica di un dispositivo per analisi ottiche secondo la presente invenzione; - la figura 2 ? una vista prospettica esplosa di alcuni componenti del dispositivo di figura 1;
- la figura 3 ? una vista prospettica di un ulteriore componente del dispositivo di figura 1;
- la figura 4 ? una vista schematica del componente di figura 3;
- la figura 5 ? una vista schematica del dispositivo di figura 1;
- le figure 6a-6e sono immagini illustranti il risultato di un?analisi ottica effettuata dal dispositivo di figura 1;
- la figura 7 ? una tabella relativa ad analisi ottiche effettuabili dal dispositivo di figura 1; e
- la figura 8 ? uno schema a blocchi del controllo del dispositivo di figura 1.
Descrizione dettagliata dell?invenzione
Con riferimento alla figura 1, ? indicato con 1 un dispositivo per analisi ottiche secondo la presente invenzione.
Il dispositivo 1 comprende un supporto 2 atto a essere collegato a un?unit? di movimentazione di una macchina (non illustrata), un involucro 3, un dispositivo di movimentazione 4 dell?involucro 3 rispetto al supporto 2, un dispositivo di acquisizione di immagini 5 interposto tra il supporto 2 e l?involucro 3, e un?unit? di controllo 6.
Il supporto 2 (figura 2) comprende un corpo principale 11 di forma allungata in direzione orizzontale e una flangia 12 superiore di estremit? per il collegamento all?unit? di movimentazione della macchina. Il corpo principale 11 comprende lateralmente una staffa 13 per l?accoppiamento rigido al dispositivo di movimentazione 4.
Il dispositivo di movimentazione 4 si estende perpendicolarmente al corpo principale 11 del supporto 2, in direzione opposta alla flangia 12, e comprende un attuatore lineare14, fissato alla staffa 13, e una slitta 15 fissata a un organo di uscita (non illustrato) dell?attuatore lineare 14 e mobile verticalmente.
Il dispositivo di movimentazione 4 comprende inoltre una catenaria 22 che collega la macchina con l?unit? mobile 15, dal lato opposto all?involucro 3, e contiene cavi necessari al funzionamento del dispositivo 1.
L?involucro 3, comprende un corpo principale 21 avente una superficie interna 23 a cupola e un?appendice 22 estendentesi radialmente dal corpo principale 21 e accoppiata alla slitta 15 del dispositivo di movimentazione 4. Per ?cupola? si intende una superficie a calotta con base poligonale, circolare oppure ellittica e profilo a semicerchio, parabola oppure ovoidale. Nell?esempio descritto, la cupola ha base dodecagonale, cio? comprende dodici spicchi 24, profilo a semicerchio, ed ? provvista di un asse A, parallelo alla direzione di movimentazione della slitta 15.
Il dispositivo 1 comprende una pluralit? di sorgenti luminose 32 programmabili, preferibilmente costituite da LED, disposte sulla superficie interna 23 e atte a illuminare (figura 5) una scheda 31 elettronica per effettuare analisi ottiche su di essa, come descritto nel seguito. In particolare, le sorgenti luminose 32 sono disposte su almeno un piano contenente l?asse A e/o lungo anelli definiti dall?intersezione tra la superficie interna 23 e rispettivi piani ortogonali all?asse (A). Nell?esempio descritto, le sorgenti luminose 32 (figura 4) sono novantasei, otto per ogni spicchio 24, e disposte su cinque anelli 33, 34, 35, 36, 37 definiti dall?intersezione della superficie interna 23 con piani posti a distanze crescenti dalla base. In particolare, per ogni spicchio 24 ci sono tre sorgenti luminose 32 sull?anello 33, due sorgenti luminose 32 sull?anello 34, e una sorgente luminosa 32 su ciascuno degli anelli 35, 36, 37.
L?unit? di controllo 6, tramite un?interfaccia utente, consente di programmare almeno un parametro ottico delle sorgenti luminose 32, scelto nel gruppo comprendente luminosit? e colore delle sorgenti luminose. Poich? ciascuna sorgente luminosa 32 ? programmabile in maniera indipendente, ? possibile creare configurazioni in cui ogni sorgente luminosa 32 ha luminosit? e colore diversi da tutte le altre, oppure selezionare gruppi di sorgenti luminose 32 a cui assegnare uguale luminosit? e/o colore.
Il dispositivo di acquisizione di immagini 5 comprende una fotocamera 41 provvista di un asse ottico B parallelo all?asse A e preferibilmente coincidente con esso. Per consentire alla fotocamera 41 di visualizzare la scheda 31, l?involucro 3, che ? interposto tra esse, presenta un foro passante lungo l?asse A.
In uso, il dispositivo di movimentazione 4 consente all?involucro 3 di muoversi in direzione parallela all?asse ottico B, avvicinandosi o allontanandosi dalla scheda 31. Le immagini rilevate dal dispositivo di acquisizione di immagini 5 vengono analizzate dall?unit? di controllo 6.
In particolare, l?unit? di controllo 6 pu? comprendere mezzi di analisi di immagini comprendenti una memoria contenente immagini di riferimento e mezzi di comparazione delle immagini rilevate con le immagini di riferimento, oppure un algoritmo addestrato per il riconoscimento di immagini. Tali mezzi possono essere utilizzati per effettuare analisi ottiche sulla superficie della scheda 31, sui componenti montati sopra o attraverso di essa, e sulle relative saldature, evidenziando la differenza di inclinazione e altezza con una sfumatura di colore, grazie al differente colore delle sorgenti luminose 32 e alla loro disposizione sulla superficie interna 23 a cupola. Misurando le diverse sfumature di colore riflesse, ? possibile calcolare geometria, posizione e ortogonalit? delle diverse parti che compongono la scheda 31.
Nel seguito, viene descritta in dettaglio l?analisi ottica di una saldatura 43 (figura 5). Nell?esempio descritto, le sorgenti luminose 32 sono programmate in modo che quelle sull?anello 33 siano di colore blu, quelle sugli anelli 34, 35 siano di colore verde, e quelle sugli anelli 36, 37 siano di colore rosso.
Il dispositivo di acquisizione di immagini 5 rileva (figura 6a) un?immagine 44 della saldatura 43, comprendente un primo giunto di saldatura 45 e un secondo giunto di saldatura 46. I mezzi di analisi dell?unit? di controllo 6 ispezionano la regione 47 centrale dell?immagine 44 (figura 6b), che comprende diverse sfumature di colore. La regione 47 viene scomposta in tre livelli 51 (figura 6c), 52 (figura 6d), 53 (figura 6e) corrispondenti a rispettivi colori che la compongono. In particolare, nel livello 51 sono presenti le componenti rosse 54 della regione 47, nel livello 52 le componenti verdi 55, e nel livello 53 le componenti blu 56. In base alla disposizione delle componenti 54, 55, 56 nei rispettivi livelli 51, 52, 53, i mezzi di analisi stabiliscono se la saldatura 43 ? accettabile. Nel caso in cui la saldatura 43 non sia accettabile, sono in grado di rilevare il relativo difetto, permettendo di agire conseguentemente.
La tabella in figura 7 comprende tre colonne 61, 62, 63. La colonna 61 ? relativa a una vista schematica in elevazione del tipo di saldatura, la colonna 62 all?immagine 44 di riferimento e alla relativa regione 47, e la colonna 63 alla regione 47 e ai relativi livelli 51, 52, 53.
La tabella comprende otto righe 71-78. La riga 71 ? relativa a una saldatura accettabile. Le rimanenti righe sono relative a possibili difetti: la riga 72 a una saldatura insufficiente, la riga 73 a una saldatura in eccesso, la riga 74 a una pseudo-saldatura, la riga 75 a un componente spostato, la riga 76 a un componente sollevato, la riga 77 a una saldatura mancante, e la riga 78 a un componente mancante.
Da una comparazione dell?immagine 44 (figura 6a) e relativa regione 47 (figura 6b) con le immagini e relative regioni della colonna 62 (figura 7), e in particolare dei livelli 51, 52, 53 della regione 47 (figure 6c-6e) con i livelli della colonna 63 (figura 7), sono evidenti le somiglianze con la riga 71. Infatti, la saldatura 43 dell?esempio descritto ? accettabile.
In generale, i mezzi di analisi dell?unit? di controllo 6 sono in grado di valutare la scheda 31 sotto test grazie a una caratterizzazione a priori di saldature e/o componenti della scheda 31, in cui si sono utilizzate situazioni note per distinguere casi accettabili da possibili difetti e si sono categorizzati questi ultimi.
Pertanto, il dispositivo 1 ? in grado di effettuare una qualifica delle saldature componenti SMD (surface mounting device) e ?through hole?, e di rilevare la presenza o assenza di componenti e il loro posizionamento. Inoltre, tramite l?analisi descritta ? possibile ricostruire tridimensionalmente la saldatura 43 in corrispondenza della regione 47. Muovendosi trasversalmente rispetto alla regione 47 e analizzando sequenzialmente regioni 47 limitrofe, ? possibile ottenere una ricostruzione tridimensionale dell?intera saldatura 43. Utilizzando questa procedura, ? possibile ricostruire dimensione e/o forma dei componenti, rilevando eventuali difetti.
I mezzi di analisi dell?unit? di controllo 6 possono inoltre comprendere mezzi di riconoscimento e/o verifica di caratteri.
In particolare, il riconoscimento ottico caratteri (OCR) consente di leggere del testo stampato su un componente. La verifica ottica caratteri (OCV) consente di rilevare un componente sbagliato, di verificare l?orientamento di un componente e la forma di un carattere. ? inoltre possibile identificare punti di riferimento (?fiducial?).
Come rappresentato schematicamente in figura 8, l?unit? di controllo 6 comprende mezzi per la programmazione 7 che, tramite un?interfaccia utente, consentono di programmare le sorgenti luminose 32 del dispositivo 1 ed eventualmente di una pluralit? di dispositivi 1, ciascuno controllabile indipendentemente.
Dopo l?avvio 81 dell?interfaccia utente, avviene la scansione 82 dei dispositivi 1 connessi, e il caricamento 83 di eventuali file salvati in memoria per ogni dispositivo 1. Ogni file comprende almeno una configurazione. Per ?configurazione? di un dispositivo 1 si intende il colore e la luminosit? di ogni sorgente luminosa 32 di tale dispositivo 1.
In seguito, l?interfaccia utente attende un comando utente 84, che pu? avvenire tramite un pannello di controllo o da remoto.
Il comando utente 84 ? scelto nel gruppo comprendente accensione 91 del dispositivo 1, spegnimento 92 del dispositivo 1, modifica 93 di una configurazione, aggiunta 94 di una configurazione, copia 95 di una configurazione, salvataggio 96 di una configurazione, caricamento 97 di una configurazione.
Ciascun comando utente 84 ? descritto in dettaglio nel seguito.
L?accensione 91 del dispositivo 1 comprende le fasi di selezione 101 del dispositivo 1, selezione 102 della configurazione, e accensione 103 delle sorgenti luminose 32 del rispettivo dispositivo 1.
Lo spegnimento 92 del dispositivo 1 comprende le fasi di selezione 101 del dispositivo 1, e spegnimento 104 delle sorgenti luminose 32 del rispettivo dispositivo 1.
La modifica 93 di una configurazione comprende le fasi di selezione 101 del dispositivo 1, selezione 102 della configurazione, selezione 105 di una sorgente luminosa 32 o di un gruppo di sorgenti luminose 32, impostazione 106 del colore e/o della luminosit?, e salvataggio 107 della configurazione.
L?aggiunta 94 di una configurazione comprende le fasi di selezione 101 del dispositivo 1, selezione 111 di una configurazione vuota, selezione 105 di una sorgente luminosa 32 o di un gruppo di sorgenti luminose 32, impostazione 106 del colore e/o della luminosit?, e salvataggio 107 della configurazione.
La copia 95 di una configurazione comprende le fasi di selezione 101 del dispositivo 1, selezione 102 della configurazione, e trascinamento 112 della configurazione su un altro dispositivo 1.
Il salvataggio 96 di una configurazione comprende le fasi di selezione 101 del dispositivo 1, selezione 102 della configurazione, e salvataggio 113 su file della configurazione.
Il caricamento 97 di una configurazione comprende le fasi di selezione 114 di un file, e trascinamento 115 del file sul dispositivo 1.
Da un esame delle caratteristiche del dispositivo 1, sono evidenti i vantaggi della presente invenzione.
In particolare, il dispositivo 1 accorpa in s? le funzioni molteplici dispositivi dedicati, consentendo svariate applicazioni in termini di analisi ottiche e di elementi su cui sono eseguite.
L?interfaccia utente permette di controllare, in modo semplice e veloce, le impostazioni del dispositivo 1 ed eventualmente di una pluralit? di dispositivi 1. Ogni sorgente luminosa 32 di ogni dispositivo 1 ? programmabile in maniera indipendente, consentendo cos? elevati livelli di personalizzazione.
Pertanto, il dispositivo 1 risulta essere estremamente flessibile, nonostante abbia una struttura hardware e software unitaria.
Risulta infine chiaro che al dispositivo 1 possono essere apportate modifiche e varianti senza uscire dall?ambito di tutela definito dalle rivendicazioni.
Ad esempio, possono variare il numero e la disposizione delle sorgenti luminose 32, e i mezzi per la programmazione 7.
Claims (16)
1. Dispositivo per analisi ottiche di una scheda elettronica (31), comprendente un involucro (3) avente una superficie interna (23) a cupola provvista di un asse (A), una pluralit? di sorgenti luminose (32) programmabili disposta sulla superficie interna (23) e atta a illuminare la scheda elettronica (31), mezzi di acquisizione di immagini (5) provvisti di un asse ottico (B) parallelo a detto asse (A), un?unit? di controllo (6) comprendente mezzi per la programmazione (7) di almeno un parametro ottico delle sorgenti luminose (32) e mezzi di analisi delle immagini rilevate dai mezzi di acquisizione di immagini (5).
2. Dispositivo secondo la rivendicazione 1, in cui le sorgenti luminose (32) sono disposte su almeno un piano contenente l?asse (A) della superficie interna (23) a cupola.
3. Dispositivo secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui le sorgenti luminose (32) sono disposte lungo anelli definiti dall?intersezione tra la superficie interna (23) e rispettivi piani ortogonali all?asse (A).
4. Dispositivo secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui detto almeno un parametro ottico ? scelto nel gruppo comprendente luminosit? e colore delle sorgenti luminose (32).
5. Dispositivo secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui le sorgenti luminose (32) comprendono LED.
6. Dispositivo secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui i mezzi di analisi comprendono una memoria contenente immagini di riferimento e mezzi di comparazione delle immagini rilevate con le immagini di riferimento.
7. Dispositivo secondo una delle rivendicazioni da 1 a 5, in cui i mezzi di analisi comprendono un algoritmo addestrato per il riconoscimento di immagini.
8. Dispositivo secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui i mezzi di analisi comprendono mezzi di riconoscimento e/o verifica di caratteri.
9. Dispositivo secondo una delle rivendicazioni precedenti, comprendente un supporto (2) per il collegamento a un?unit? mobile di movimentazione.
10. Dispositivo secondo la rivendicazione 9, comprendente mezzi di movimentazione (4) dell?involucro (3) rispetto al supporto (2) in direzione parallela all?asse ottico (B).
11. Metodo per analisi ottiche di una scheda elettronica (31), comprendente le fasi di:
- programmare una pluralit? di sorgenti luminose (32) disposte su una superficie interna (23) a cupola di un involucro (3) per definire una configurazione nella quale a ogni sorgente luminosa (32) ? associato un valore di almeno un parametro ottico modificabile; - illuminare una scheda elettronica (31) tramite la pluralit? di sorgenti luminose (32);
- acquisire un?immagine di almeno una porzione della scheda elettronica (31); e
- analizzare l?immagine rilevata per rilevare possibili difetti e/o caratteristiche ottiche della scheda elettronica (31).
12. Metodo secondo la rivendicazione 11, in cui detto almeno un parametro ottico ? scelto nel gruppo comprendente luminosit? e colore delle sorgenti luminose (32).
13. Metodo secondo la rivendicazione 11 o 12, in cui le sorgenti luminose (32) comprendono LED.
14. Metodo secondo una delle rivendicazioni da 11 a 13, in cui la fase di analisi dell?immagine rilevata comprende una comparazione dell?immagine rilevata con immagini di riferimento memorizzate.
15. Metodo secondo una delle rivendicazioni da 11 a 13, in cui la fase di analisi dell?immagine rilevata ? realizzata tramite un algoritmo addestrato per il riconoscimento di immagini.
16. Metodo secondo una delle rivendicazioni da 11 a 15, in cui la fase di analisi dell?immagine rilevata comprende il riconoscimento e/o verifica di caratteri.
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2022
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